Dr. Peter Heilmann, Geschäftsführer, arxes-tolina GmbH, Berlin Dr. Uwe Völz, Projektingenieur, arxes-tolina GmbH, Dresden Marcel Spieker, Technischer Leiter Engineering, arxes-tolina GmbH, Berlin www.arxes-tolina.de Weiterentwicklungen bei der Ultraschallprüfung von Radsatzwellen mit Längsbohrung Die Ultraschallprüfung von Radsatzwellen mit Längs- bohrung an eingebauten Radsätzen ist Standard bei der Wartung und Instandhaltung von Eisenbahnfahr- zeugen. Dafür werden manuelle Prüftechniken oder automatisierte Prüfsysteme eingesetzt. Eine Schwierigkeit sind dabei Ultraschallanzeigen aus dem Presssitz, die oftmals Amplituden im Bereich nahe der Zulässigkeitsgrenze erreichen. Es erfordert umfangreiche Erfahrungen, um diese natürlichen An- zeigen von den Anzeigen zu unterscheiden, die durch Risse an der Oberfläche des Wellensitzes verursacht werden. • Basierend auf den Anforderungen und Vor- gaben der Deutsche Bahn AG • Rotierende Ultraschallsonde mit mehreren Einschwinger- und SE-Prüfköpfen • spiralförmige Abtastung der Wellenoberflä- che und des Volumens • Austauschbare Sonden für Bohrungsdurch- messer von 30 bis 90 mm Weiterentwicklung der Prüfsysteme: • Detailliertere Darstellung der Anzeigen mit speziell konstruiertem Einschwinger-Prüfkopf für SAFT, wodurch signifikante Unterschie- de zwischen natürlichen Anzeigen aus dem Presssitz und Rissanzeigen erkennbar sind • Gegenüber anderen Ansätzen mit Grup- penstrahlern sind nur geringe Änderungen notwendig, dadurch effektive und kosten- günstige Erweiterung der bestehenden Prüf- systeme • Die Ergebnisse zeigen, dass Die Weiterent- wicklung der Ultraschallprüfung von Radsatz- wellen mit Längsbohrung nicht zwingend an die Anwendung der Gruppenstrahler-Tech- nik gebunden ist Mobile Ultraschallprüfanlage der arxes-tolina GmbH Mobile hollow axles testing system by arxes-tolina GmbH Ultraschallsonde mit mehreren Einschwinger- und SE-Prüfköpfen Ultrasonic probe holder with multiple single- and dual- element probes Notlauf Dust Collar Ø160 (R80) Radsitz Wheel Seat Ø190 (R95) 1.7 mm Gruppenstrahler Phased Array Einschwinger-Prüopf Single-Element Probe 15 mm Rissspitzenanzeige Crack Tip Indicaon B-Bilder mit SAFT- (Synthetische Apertur Fokussierungs- technik) Algorithmus am Radsitz Links: Gruppenstrahler (Phased Array), 5 MHz, 16 Elemente, 0,6 mm Abstand und 10 mm Länge, Schwenkwinkelbereich ±60° Longitudinalwelle mit 1° Schrittweite, axiale Abtastung mit 1 mm Schrittweite, Rechts: Einschwinger-Prüfkopf, 5 MHz B-scans with SAFT (Synthetic Aperture Focusing Technique) algorithm at the wheel seat Left: phased array probe, 5 MHz, 16 elements, 0.6 mm pitch and 10 mm length, sectorial scan ±60° longitudinal wave with 1° step, axial scan with1 mm step, Right: single-element probe, 5 MHz Erweiterte Analyse von Anzeigen Extended Analysis of the Indicaons Rissspitzenanzeigen von 1,7 mm efen und 0,3 mm breiten Nuten Crack p indicaons of 1.7 mm deep and 0.3 mm width notches Gruppenstrahler Phased Array Schenkel Journal Notlauf Dust Collar Querschnisübergänge Transional Radii Radsitz Wheel Seat Einschwinger-Prüopf Single-Element Probe Bohrung Bore Ø70 Schenkel Journal Radsitz Wheel Seat Bremssitz Brake Seat Scha Sha Nachweisbare Fehler in Radsatzwellen mit Längsbohrung Detectable Flaws in a Hollow Axle Volumen Volume Innere Oberfläche Inner Surface Äußere Oberfläche Outer Surface Presssitz Press Fit Schäden an der Beschichtung Damaging of the coang Presssitz Press Fit Nicht sicherheitsrelevant Not safety-related Referenz: • 2 mm Sekantenschni • 2 mm KSR Reference: • 2 mm secant cut • 2 mm DSR New developments for Ultrasonic Testing of Railway Hollow Axles The ultrasonic testing of hollow axles at mounted wheelsets is a standard procedure in the periodic maintenance of railway rolling stock. In practice, manual testing methods and automated testing sytems are used. Problematic in this procedure are indications from the press fit. Often they reach amplitudes near the acceptance level and it requires great experiences to differentiate these indications from real cracks. • Based on specifications issued by Deutsche Bahn AG • Rotating probe holder carries multiple single- and dual-element probes • Scanning of the surface and the volume of the axle in a spiral trace • Easily exchangeable probe holders for bore diameters from 30 to 90 mm New development for the testing systems: • More detailed images of the indications by special designed single-element probe for SAFT, thereby significant differences bet- ween natural indications from the press fit and crack indications are visible • In comparison with other solutions based on phased arrays, only a minimum of changes necessary, thereby effective and cost-effi- cient extension of the approved testing sys- tems • The results show, that the further develop- ment of ultrasonic hollow axle testing needs not necessarily be based on the application of the phased array technique Automatisierte Prüfsysteme der arxes-tolina GmbH: Hollow axle testing systems (HAT) from arxes-tolina: arxes-tolina GmbH | Piesporter Str. 37 | 13088 Berlin | Telefon +49 (30) 460 63-0 | www.arxes-tolina.de Vollwellenprüfsysteme Hohlwellenprüfsysteme Radsatzprüfsysteme Radprüfsysteme Eigenspannungsprüf- systeme Unterflurprüfsysteme Optische Profilmessung Radsatzmanagement- systeme Entgleisungserkennung & Trackingsysteme Solid Axle Testing Systems Hollow Axle Testing Sys- tems Wheelset Axle Testing Systems Wheel Testing Systems Residual Stress Mea- surement Underfloor Testing Systems Optical Profile Measurement Wheelser Management Systems Derailment Detection & Car Trecking Systems
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Dr. Peter Heilmann, Geschäftsführer, arxes-tolina GmbH, BerlinDr. Uwe Völz, Projektingenieur, arxes-tolina GmbH, DresdenMarcel Spieker, Technischer Leiter Engineering, arxes-tolina GmbH, Berlin
www.arxes-tolina.de
Weiterentwicklungen bei der Ultraschallprüfung von Radsatzwellen mit Längsbohrung
Die Ultraschallprüfung von Radsatzwellen mit Längs-bohrung an eingebauten Radsätzen ist Standard bei der Wartung und Instandhaltung von Eisenbahnfahr-zeugen. Dafür werden manuelle Prüftechniken oder automatisierte Prüfsysteme eingesetzt.
Eine Schwierigkeit sind dabei Ultraschallanzeigen aus dem Presssitz, die oftmals Amplituden im Bereich nahe der Zulässigkeitsgrenze erreichen. Es erfordert umfangreiche Erfahrungen, um diese natürlichen An-zeigen von den Anzeigen zu unterscheiden, die durch Risse an der Oberfläche des Wellensitzes verursacht werden.
• Basierend auf den Anforderungen und Vor-gaben der Deutsche Bahn AG
• Rotierende Ultraschallsonde mit mehreren Einschwinger- und SE-Prüfköpfen
• spiralförmige Abtastung der Wellenoberflä-che und des Volumens
• Austauschbare Sonden für Bohrungsdurch-messer von 30 bis 90 mm
Weiterentwicklung der Prüfsysteme:• Detailliertere Darstellung der Anzeigen mit
speziell konstruiertem Einschwinger-Prüfkopf für SAFT, wodurch signifikante Unterschie-
de zwischen natürlichen Anzeigen aus dem Presssitz und Rissanzeigen erkennbar sind
• Gegenüber anderen Ansätzen mit Grup-penstrahlern sind nur geringe Änderungen notwendig, dadurch effektive und kosten-günstige Erweiterung der bestehenden Prüf-systeme
• Die Ergebnisse zeigen, dass Die Weiterent-wicklung der Ultraschallprüfung von Radsatz-wellen mit Längsbohrung nicht zwingend an die Anwendung der Gruppenstrahler-Tech-nik gebunden ist
Mobile Ultraschallprüfanlage der arxes-tolina GmbH
Mobile hollow axles testing system by arxes-tolina GmbH
Ultraschallsonde mit mehreren Einschwinger- und SE-PrüfköpfenUltrasonic probe holder with multiple single- and dual- element probes
Notlauf Dust Collar Ø160 (R80)
Radsitz Wheel Seat Ø190 (R95)1.7 mm
GruppenstrahlerPhased Array
Einschwinger-Prü�opfSingle-Element Probe
15 mm RissspitzenanzeigeCrack Tip Indica�on
B-Bilder mit SAFT- (Synthetische Apertur Fokussierungs-technik) Algorithmus am Radsitz
Links: Gruppenstrahler (Phased Array), 5 MHz, 16 Elemente, 0,6 mm Abstand und 10 mm Länge, Schwenkwinkelbereich ±60° Longitudinalwelle mit 1° Schrittweite, axiale Abtastung mit 1 mm Schrittweite,
Rechts: Einschwinger-Prüfkopf, 5 MHz
B-scans with SAFT (Synthetic Aperture Focusing Technique) algorithm at the wheel seat
Left: phased array probe, 5 MHz, 16 elements, 0.6 mm pitch and 10 mm length, sectorial scan ±60° longitudinal wave with 1° step, axial scan with1 mm step,
Right: single-element probe, 5 MHz
Erweiterte Analyse von AnzeigenExtended Analysis of the Indica ons
Rissspitzenanzeigen von 1,7 mm �efen und 0,3 mm breiten NutenCrack p indica ons of 1.7 mmdeep and 0.3 mm width notches
GruppenstrahlerPhased Array
SchenkelJournal
NotlaufDust CollarQuerschni�sübergänge
Transi onal Radii
RadsitzWheel Seat
Einschwinger-Prü�opfSingle-Element Probe
BohrungBore Ø70
SchenkelJournal
RadsitzWheel Seat
BremssitzBrake SeatScha�
Sha�
Nachweisbare Fehler in Radsatzwellen mit LängsbohrungDetectable Flaws in a Hollow Axle
VolumenVolume
InnereOberflächeInner Surface
ÄußereOberflächeOuter Surface
PresssitzPress Fit
Schäden an der BeschichtungDamaging ofthe coa�ng
PresssitzPress Fit
Nicht sicherheitsrelevantNot safety-related
Referenz:• 2 mm Sekantenschni�• 2 mm KSR
Reference:• 2 mm secant cut• 2 mm DSR
New developments for Ultrasonic Testing of Railway Hollow Axles
The ultrasonic testing of hollow axles at mounted wheelsets is a standard procedure in the periodic maintenance of railway rolling stock. In practice, manual testing methods and automated testing sytems are used.
Problematic in this procedure are indications from the press fit. Often they reach amplitudes near the acceptance level and it requires great experiences to differentiate these indications from real cracks.
• Based on specifications issued by Deutsche Bahn AG
• Rotating probe holder carries multiple single- and dual-element probes
• Scanning of the surface and the volume of the axle in a spiral trace
• Easily exchangeable probe holders for bore diameters from 30 to 90 mm
New development for the testing systems: • More detailed images of the indications by
special designed single-element probe for SAFT, thereby significant differences bet-
ween natural indications from the press fit and crack indications are visible
• In comparison with other solutions based on phased arrays, only a minimum of changes necessary, thereby effective and cost-effi-cient extension of the approved testing sys-tems
• The results show, that the further develop-ment of ultrasonic hollow axle testing needs not necessarily be based on the application of the phased array technique
Automatisierte Prüfsysteme der arxes-tolina GmbH: Hollow axle testing systems (HAT) from arxes-tolina:
arxes-tolina GmbH | Piesporter Str. 37 | 13088 Berlin | Telefon +49 (30) 460 63-0 | www.arxes-tolina.de
Vollwellenprüfsysteme Hohlwellenprüfsysteme Radsatzprüfsysteme Radprüfsysteme Eigenspannungsprüf-systeme
Unterflurprüfsysteme Optische Profilmessung Radsatzmanagement-systeme
Entgleisungserkennung & Trackingsysteme
Solid Axle Testing Systems Hollow Axle Testing Sys-tems
Wheelset Axle Testing Systems
Wheel Testing Systems Residual Stress Mea-surement
Underfloor Testing Systems Optical Profile Measurement Wheelser Management Systems
Derailment Detection & Car Trecking Systems
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